医学物理光的干涉ppt课件

第十三 章 波动光学第十三章第一节 光的干涉第二节 光的衍射第三节 光的偏振第十三 章 波动光学光学：是研究光的现象、光的本质和光与物质相互作用的学科。 光学：几何光学波动光学量子光学波动光学：研究光的电磁性质及传播规律，特别是干涉、衍射及偏振的理论及应用。以光的直线传播为基础研究光的电磁性质和传播规律 以光的量子理论为基础，研究光与物质相互作用的规律 第十三 章 波动光学第一节 光的干涉一、 光源 相干光三、 杨氏双缝干涉五、 薄膜干涉 等倾干涉六、 薄膜干涉 等厚干涉二、 光程 光程差四、 劳埃德镜第十三 章 波动光学1、电磁波 (横波 )平面电磁波方程第十三 章 波动光学1、光是一种电磁波一、 光源 相干光光矢量、光振动由于产生感光作用与生理作用的主要是电场强度 ，因此称电场强度 为光矢量， 的振动为光振动。可见光的范围红橙黄绿青蓝紫 ,频率依次增大光速 真空平面电磁波方程第十三 章 波动光学可见光七彩颜色的波长和频率范围光色 波长(nm)频率 (Hz) 中心波长 (nm) 红 760622 660 橙 622597 610 黄 597577 570 绿 577492 540 青 492470 480 兰 470455 460 紫 455400 430 第十三 章 波动光学3 、相干光（ coherent light）2、光的叠加原理当几列光在空间传播时，每列光波将保持原有的特性独立传播，在它们重叠区域里，各处的光振动是各列光波单独存在时引起的光振动的矢量和。若两束光的光矢量满足相干条件，即 光矢量的频率相同、振动方向相同、位相差恒定 ，则这两束光就叫 相干光 。4、普通光源的发光机制：光源的基本发光单位是分子和原子。光是光源中的分子或原子的运动状态发生变化时辐射产生的。普通光源发生的是自发辐射。1.两光波在相遇区域内振幅相差不能过大2.两束光波在相遇点的光程差不能太大补充条件第十三 章 波动光学某原子从高能级向低能级跃迁时，发出一列光波。该列光波的持续时间为： 10-8 s。第十三 章 波动光学每个原子发光是随机的、间歇的，不同原子发光是独立的。第十三 章 波动光学普通光源发出的光实际上是由大量原子发出的许许多多相互独立的、持续时间很短的波列组成，这些波列互不相干。五、 用普通光源获得相干光的方法：第十三 章 波动光学分波阵面法， 即从同一个光波列的波阵面上取出两个子光波列作为相干光源，它们发出的光在空间相干，如后面将要分析和讨论的杨氏双缝干涉。 分振幅法， 把同一光源发出的光射到介质表面后，经反射和折射，强度 “ 一分为二或一分为四 ” ，然后再让其在空间相遇，相互叠加而产生干涉，如后面将要分析和讨论的薄膜干涉。 第十三 章 波动光学1、光程（ optical path）当两相干光在两种不同介质中传播时，如果相遇，相遇处的光强是增强还是减弱是由两相干光的位相差决定的。 设由 S1、 S2发出的两相干光传到 P点， P点到光源的距离分别为 r1、 r2 ， 由 S1发出的光在折射率为 n1的介质中传播，波长为 1； 由 S2发出的光在折射率为 n2的介质中传播，波长为 2。二、光程与光程差*P*第十三 章 波动光学在相遇点 P， 两相干光的位相差为：真空中的波长介质的折射率介质中的波长光在介质中波长与真空中波长的关系：位相差：光在折射率为 n的介质中传播的速度为：第十三 章 波动光学定义光在介质中通过的几何路程，与该介质折射率的乘积为光在介质中的 光程 。2、光程差：当 时，出现明纹。当 时，出现暗纹。结论 ：一般情况下，明、暗条纹的位置取决于相干光的光程差，而不是几何路程差。当相干光的频率一定时，光在真空中的波长也就一定了，位相差由 决定。*P*第十三 章 波动光学光程的物理意义是 :将光在介质中通过的路程折算为光在相同时间内在真空中通过的路程 。3、光程的物理意义光在折射率为 n 的介质中通过几何路程 r 所用的时间为：在相同的时间内光在真空中通过的路程为：第十三 章 波动光学AB透镜不引起附加的光程差AB焦平面4、等光程性对 透 镜 成象，从物点到象点，沿各条 传 播路径 ( 光 线 )的光程相等，即物点到象点各光 线 之 间 的光程差 为 零，使用透 镜 不会 产 生附加的光程差。第十三 章 波动光学p实验装置三、 杨氏双缝干涉1、杨氏双缝干涉实验装置第十三 章 波动光学杨氏双缝干涉实验演示第十三 章 波动光学2、双缝干涉条纹的位置分布故有由 S1、 S2发出的两束光到达 P点的光程差为：因为 ， 很小，所以两个同方向同频率的光振动合成后，光振动被加强还是被减弱是由两个光振动的位相差 或光程差 决定的。第十三 章 波动光学根据波的干涉理论得：（ 1）当 P点到两相干光源的光程差满足条件：时干涉加强， P点为 明条纹 。（两列波在同种媒介中传播）当 P点到两相干光源的光程差满足条件：时P点干涉相消，出现 暗条纹 。第十三 章 波动光学暗纹中心到光屏中心的距离为：其中 k=1， 对应一级暗纹k=2， 对应二级暗纹 （ 2）明纹中心到光屏中心的距离为：其中 k=0， 对应中央明纹K=1， 对应第一级明条纹K=2， 对应第二级明条纹 等。任意相邻明纹中心或相邻暗纹中心的距离为：第十三 章 波动光学任意相邻明纹中心或相邻暗纹中心的距离为：杨氏双缝干涉条纹的特点是：（ 1）干涉条纹等间距分布。（ 2）当 d、 D一定时，波长越长，条纹间距越大。（ 3）对同一级明纹，波长越长，明纹距光屏中心的距离越远明纹中心到光屏中心的距离为：第十三 章 波动光学一定时，若 变化，则 将怎样变化？1）第十三 章 波动光学2） 条纹间距 与 的关系如何？ 一定时，第十三 章 波动光学例 13-1.在杨氏双缝实验中 ,已知双缝间的距离为 0.6mm,缝和屏幕相距 1.5m,若测得相邻明条纹间的距离为 1.5mm.(1)入射光的波长 .(2)若以折射率 n=1.3,厚度 l=0.01mm的透明薄膜遮住其中一缝 ,原来的中央明纹处 ,将变为第几级明条纹 ?第十三 章 波动光学四、劳埃德镜半波损失 (half-wave loss) ： 光从光疏介质射向光密介质时，反射光的相位较之入射光的相位跃变了 ， 相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失 .PM L第十三 章 波动光学PLDC34E5A1B2五、薄膜干涉 等倾干涉求两束反射光2、 3的光程差第十三 章 波动光学加 强减 弱PLDC34 E5A1B2反射光的光程差为：当薄膜的厚度 e， 波长 一定时，光程差 由入射角 i 决定 ，具有相同入射角 i 的入射光对应于同一级干涉条纹，称为等倾干涉 。第十三 章 波动